多功能蜂窝斜管填料生产厂家如何提升污水厂的自动控制系统作用

　　多功能蜂窝斜管填料生产厂家如何提升污水厂的自动控制系统作用

　　多功能蜂窝斜管填料厂家如何提升污水厂的自动控制系统作用。 污水厂的自控系统在各个厂内起到的作用可以说是参差不齐，自动控制系统在很多行业中对生产起到非常重要的控制作用，对解放员工的工作量，替代人做一些重复性的细节工作都有很重要的作用。但是在污水厂内，受到污水厂自身的一些工况因素，很多污水厂的自控系统没有工艺控制作用，有相当大的一部分污水厂自控系统处于仅仅记录一些仪表数据的情况，还有的甚至只是有个画面，数据记录也不完善。这样的自控系统对污水厂的精细化管理很难起到相应的作用，如何在计算机技术长足发展的今天提升污水厂的自动控制系统的作用，从而改善和优化污水厂的工艺的过程控制?

　　污水厂的自控系统在各个厂内起到的作用可以说是参差不齐，自动控制系统在很多行业中对生产起到非常重要的控制作用，对解放员工的工作量，替代人做一些重复性的细节工作都有很重要的作用。但是在污水厂内，受到污水厂自身的一些工况因素，很多污水厂的自控系统没有工艺控制作用，有相当大的一部分污水厂自控系统处于仅仅记录一些仪表数据的情况，还有的甚至只是有个画面，数据记录也不完善。这样的自控系统对污水厂的精细化管理很难起到相应的作用，如何在计算机技术长足发展的今天提升污水厂的自动控制系统的作用，从而改善和优化污水厂的工艺的过程控制?

　　首先来分析污水厂的自控系统为什么存在这些不足。

　　污水厂自控系统的移植于工业自动化，在工业化生产中，大部分生产流程来自于人类工作的模拟和强化，这些模拟的流程是可以通过不同的指标来进行约束和控制的，这就是工业化生产中自控系统的长项，它利用这些设置好的边界控制因素，对生产流程进行规范化的运行，替代了人类在进行大量重复性的工作可能因为疲劳而产生的误差，很大程度上消除了产品的不合格率。生产环节中的各类因素精准可控，大量的重复性工况，使工业自动化在工业生产中越来越发挥其重要作用。

　　对于污水厂来说，核心的处理环节是生物处理环节，利用微生物进行的工艺运行，不再是冷冰冰的机器指令能够很好的控制的，对于微生物这种具有生命活性的处理工艺中很多参与控制的因素，如果仅仅依靠因素本身的数据变化来判断对生物体的影响就会发现和预期不一样，因为微生物本身的生存活动能力是没有办法用数据来界定的。核心处理工艺的不确定性，造成了自控程序设计困难，很多自控系统都有意的回避对污水处理核心工艺区生化段这方面的控制，对于污水厂用户来说，核心区的自控实现是减少自身工作量的主要内容，如果没有核心处理流程的自动控制，这样的系统也就没有多少关注度了。

　　除去核心工艺区的计算模型建立的困难性以外，还有就是自动化人员和污水厂的工艺技术人员交流不够。污水厂内其实有很多是可以实现自动控制的，但是这些自动控制有着鲜明的污水厂运行特色，需要污水厂运维技术人员提出合理的控制模式，自控程序编写人员将这些控制模式转化成算法，最终通过自控系统来实现。在实际中，很多污水厂工艺技术人员忽略自控系统的编制中工艺技术人员的技术引导，只是一味的认为自控人员就应该把自己所想要的自动控制环节都罗列出来。但是自控人员其实并不是很懂工艺运行，只能凭借自己在其他项目上的一些案例或者理解，编制进去。这种嫁接的自控系统往往在本厂的实际运行中作用和意义都不大，有些甚至完全不匹配，这样的自控系统也使运行人员对自控系统失望，最终忽略了自控系统的实际应用。

　　还有一点需要注意的就是自控仪表的选配。污水厂的自控系统会采用大量的在线仪表进行数据的采集，采集周期可以达到1~10分钟。这些数据和手工化验数据相比，具有很强的时效性，连续性，对污水厂的工艺运行过程控制可以起到非常重要的作用。但在实际中，从初期检测仪表设备的选配上，仪表安装位置、安装台数都需要设计人员、运行工艺人员共同探讨合理方案，在没有充足的运行管理经验的时候，这些仪表选配上就存在了初期的不足。而仪表设备的选择也是非常重要的，现在市面上销售的仪表，进口国产的仪表，鱼龙混杂，在选购的同时，还有多方利益的权衡和照顾，这样最终安装到污水厂内的仪表早已走样。曾经在某污水厂的曝气池上看到某厂家的溶解氧仪在缺氧区检测数值显示10mg/L以上，这种仪表对生产究竟能起到那种作用，确实值得我们深思。

　　即使选择了良好的仪表，在污水厂内后期对仪表的运维也是非常重要的。污水厂的检测仪表大部分是具有分析功能的，需要直接和污水进行接触，污水水质本身的复杂性，以及处理流程中大量聚集的微生物，都极易污染仪表的浸没探头，造成探头检测数据的失真，最终影响工艺人员的判断。污水厂对自控仪表探头的维护一方面缺乏足够的仪表专业人员，一方面没有规范的运维体系，使仪表探头不敢和不会维护，导致仪表探头从安装到报废基本无人问津，等无法使用需要更换时，发现更换费用极高，又考虑到仪表产生的日常数据关注度不够，对生产的作用不大，就不再愿意继续投入，最终使仪表体系成为摆设，失去仪表数据的自控系统更失去了基本的数据收集能力，没有数据的支持，控制更是空中楼阁。这样的管理使污水厂的自控系统最终沦为参观的花架子。

　　列举了这么多的污水厂自控系统的不足，并不是要说明污水厂不需要采用自控系统，而是说污水厂的自控系统还存在很大的改进和提升空间，特别是污水厂对水质的严格要求，使污水厂需要更精准的进行过程控制，精准的过程控制需要更密集的数据采集，实时细微的工艺参数的调整，不间断的过程监控，这些依靠人的能力是极易出错，也容易被忽略的。同时计算技术的长足发展，AI的自我学习功能，解决了之前核心工艺区的微生物环境因子的数据描述界限的人为给定的不足，通过大数据的不断学习，AI是可以模拟出微生物的最佳生存曲线的，利用AI的自我学习和模拟，最终大幅度的提升污水厂的工艺管理水平和力度也将会是未来污水厂自控系统的发展和提升方面。

　　对于污水厂来说，引入合理的自控系统能够提升工艺管理的精度，降低运行员工的劳动强度上都有很广泛的应用，但是很多自控系统的设计和应用层面存在一些脱节，设计人员对污水厂的实际应用的认知不足，不知道如何把自动控制的优势应用到实际工艺管理中，导致自控系统的实际应用的效果并不是很好。在这一篇中，将从污水厂的实际工艺应用来探讨污水厂的自控系统的布局和设计思路。

　　自动控制系统相对于人工管理来说，具有非常多的优势，在污水厂中，如何提升自控系统的应用范围，这需要污水厂的工艺工程师和自控工程师之间的深度交流，围绕具体每一个污水厂提出不同的控制要求，来实现自控运行。

　　我们以预处理段的自动控制系统来和大家简单说明下自控系统和工艺运行的结合，预处理段的工艺运行主要是以污水提升到一定的高度，同时去除污水中的固体悬浮物为主要运行目标的，在这样的运行目标下，自动控制系统应该如何更好的提升运行管理呢?下面分别就这两点和大家共同探讨一下：

　　(一)污水提升。我们先来分析下污水提升过程的一些特点。城镇污水的水量受到居民生活习惯的影响较大，水量呈现周期的波动性变化，这种变化反映到污水厂内就是在污水提升泵坑内的液位在不断的周期性的变化中，这就是污水提升泵的运行特点;其次污水提升是把城市污水从深埋在地下的管网提升到一定高度，从而使污水在厂内流程是一个重力流的过程，由于对污水增加了势能，在污水厂的运行中，这个过程是一个高能耗的过程。

　　在确定这两点以后，自控系统的设计就要围绕这两点进行，首先是要考虑污水提升泵的运行特点，水量不会恒定，但是需要确定一个恒定的量来实现水泵的自动运行，那就是恒定的液位，一般来说，污水厂承担城市排水管网内的污水提升排放的重要功能，污水厂需要保持恒定的低液位才能使城市管网内的污水不至于淤积溢出路面，因此在污水提升泵的控制设计思路上，首先确定的就是恒液位运行的自动控制系统，也就是自控工程师所说的定值控制，也就是通过计算机内设定的界限数值来控制水泵的启停运行等，使污水提升泵内的液位总保持在一定的数值上，整体思路相对来说是一个较为简单的控制。但是结合到运行实际，我们需要考虑的设计问题就更多一些，分别是：

　　(1)液位的检测，在污水提升泵坑内设置检测液位的仪表，并把检测数值传输到控制单元中，从而进行下一步的控制，因此检测仪表的选择非常重要。这里还要考虑污水提升泵坑一般在粗格栅后，部分细小的浮渣没有经过细格栅拦截，系统内的工艺排泥溢流等会回到污水提升泵内，这些都会导致普通的超声波液位计的检测结果失真，从而对恒液位的检测失去基准数据。选择合理的位置，选择合理的检测仪表，定期的巡检是实现污水提升控制的前提。

　　(2)水泵的组合运行。一般来说污水厂会设置多台水泵，一方面考虑水泵的热备，一方面可以进行流量的组合搭配，实现更多的控制，如果设置了变频的控制，对流量的控制就更精准了。一般将水泵的额定流量、实测流量等参数输入到自控系统中后，设置合理的算法，可以根据泵坑内的液位来进行不同的组合，根据变频和工频的设置，可以组合出多种控制方式，最终实现泵坑内的液位恒位控制。由于水泵的电机功率较高，频繁的启动会造成水泵的损坏，因此一般会在恒定液位前后进行延展一定的液位，也就是设置报警液位、启动液位、停泵液位等，把水泵的控制区间放大，同时还要增加水泵的启动、停止的延时，从而减少水泵频繁启动的几率，减少水泵损坏。

　　(3)能耗的控制。污水提升泵是污水厂内主要耗能设备之一，每一台水泵在无论长时间运行、频繁启动都会消耗大量的电能，为了实现能耗的有效控制，依靠运行人员不停的开关水泵是实现不了的，这些精细的调控就需要自控系统来实现。水泵在出厂前会针对污水厂要求的提升水量，提升高度来设计叶轮和高效的运行曲线，在高效运行曲线中运行的水泵是能耗最为节省的。在自控系统的设计中，通过对泵房液位和出水管固定液位之间的差值可以计算出提升高度，根据水泵后的流量计可以得出水泵的提升量，然后将这两个数值和水泵的高效段进行比对，通过增加或减少水泵的运行台数来实现水泵的高效段的运行，从而有效的降低能耗。

　　(4)提升水泵的防护。很多水泵在出厂前都会内置一些探头等，比如水泵内腔进水，油室进水、轴温过高等，这些探头会传输出电信号，反映到水泵控制柜中的控制PLC中，自动控制系统也要讲这些保护信号进行收集并在控制界面上实时显示并产生报警，提醒运行人员注意，并及时采取措施。同时潜污泵有最低运行液位，以保证潜水泵的电机全部在水下运行，因此低于保护液位也是要作为水泵报警因素。在泵房的控制液位的运行过程中，水泵的运行流量严重偏离HQ(扬程流量)曲线的流量值时，也要进行报警，可能会因为水泵叶轮脱落，电机缺相等机械故障，需要运行人员及时采取措施进行管理。

　　对于污水提升泵来说，建设一个较为完整自动控制系统，需要了解和解决的工艺问题主要是上述这些问题，当然除了这些问题还有别的一些相关的内容，比如自控系统还可以结合设备的运维保养，通过运行时间的统计，在设定的检修时间内，通过强提醒等方式将设备保养实施起来等。

　　当把这些问题都考虑全面以后，对于自控工程师就要分析这些用户的需求，结合污水厂的实际工况，设计合理的算法程序来满足污水厂用户要求，只有通过对工艺内容详尽的分析，才能实现污水厂的自控系统和污水的实际运行合理的结合，最终实现污水厂的优化控制。

　　预处理段不仅仅是提升水泵的污水提升，还有就是把污水中的悬浮物、悬浮固体颗粒等排出系统，避免这些难生物降解的杂质和无机物对生物池内的微生物的生物作用造成影响。这些处理过程主要是物理处理过程，自动控制的监测点也以物位测量为主，控制以设备的启停控制为主。

　　首先是格栅，预处理的格栅根据后续工艺的不同，采用的格栅类型也有不同的种类，有间距在10~25mm的粗格栅，6~8mm的细格栅，5mm以下的精细格栅等，这些格栅的对不同大小的悬浮杂质进行拦截清除，在日常运行中，主要是根据进水中杂质的多少来调整运行，一般较为常见的控制是采用时间控制和液位差控制两种模式，时间控制是设定在一定的时间内运行多长时间的控制方式，一般一个小时运行5分钟到10分钟，这个可以根据实际进水中的杂质多少来确定具体的运行时间。这种控制方式，在进水水量水质比较稳定的情况下较多采用，能够避免长时间无杂物的运行对设备的损耗，以及对电力的消耗，但是在遇到雨污合流造成暴雨期间携带大量杂物的雨水进入时，短期内杂质迅速增多，定时运行的控制可能还未能启动，这样就会很快造成格栅前液位过高，甚至溢出格栅地面的情况。因此在格栅控制中还有一种就是液位差控制，根据栅前栅后设置的液位差计，通过栅前栅后的液位差到达一定的数值后启动格栅，就能避免这种定时控制带来的问题。或者简单的只设置栅前液位，然后根据设计水位来确定格栅前液位到达什么高度就启动格栅运行。

　　在实际运行的污水厂中，这两种控制都有采用，如果从确保运行的角度来说，可以通过设置不同的优先级来启动不同的控制模式，日常运行期间主要以时间控制为主，在液位差或者栅前液位达到设定值后，优先启用液位控制，这样就能通过自动控制格栅有效的应对进水中变化的杂质情况，真正把自动控制系统的作用发挥出来。

　　在这里还要考虑一种引申的情况，现在MBR膜工艺的越来越多的应用，多数污水厂使用膜格栅，也就是间隙1mm左右的格栅来去除杂质，这种格栅需要反冲洗水来进行反冲洗，反冲洗水泵的启动也应纳入到格栅的自动控制系统中，同理格栅配套的栅渣传输和压榨装置也需要自控连锁运行。。

　　除去根据时间和液位来控制的方式以外，还可以根据泵房液位高低来控制格栅的运行，泵房液位越低，泵房内积存的浮渣都会被水泵抽升到格栅处，此时也需要格栅连续运行，反冲洗泵连续运行，因此在控制中也要结合泵房液位高低来进行校核或者优先启动，在安全运行上可以增加更多保障。

　　预处理段除去格栅以外，还有就是沉砂池，沉砂池的运行受到池体设计，实际进水SS的影响，对沉砂池的效果发挥一直有很大的影响，其中很大一部分原因来自于操作人员不能及时针对进水水质的变化，沉砂池内沙砾堆积情况，出水的SS情况进行及时调整造成的，自控系统可以引入更多的监测点位，通过沉砂池进出水的SS变化来进行沉砂池运行的调整，加大或减少曝气或者加快或减少旋流速度，定时或者根据沉砂池内泥位计启动提砂装置的运行等，通过改善沉砂池的运行控制来提升沉砂池的运行效果等。在一些工艺要求比较严格的情况下，没有初沉池直接进入生物池的厌氧区的情况下，可以通过厌氧区的溶氧仪控制曝气洗沙风机的定时运转等。

　　总体来说，预处理段的设备的控制受到进水水质水量实时变化的影响较大，在实际的运行控制中，操作人员在巡视过程中容易忽视水质变化，没有及时调整设备的运行，造成了预处理段的运行效果不佳，而自动控制系统通过24小时在线的监控方式，对水量、水质的变化实时进行监控，并通过合理的程序控制预处理段的设备稳定运行，将预处理段的工艺目标更全面的发挥出来，从而保证后续生物处理工艺的良好工况。

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